第2章 构建智慧中国的方法论
2008年11月IBM提出“智慧地球”概念，2009年8月，温家宝总理在江苏无锡视察时指出，“要在激烈的国际竞争中，迅速建立中国的传感信息中心或‘感知中国’中心”。随着这一概念的提出，江苏省无锡市建立了国家“感知中国”示范区（中心），中国科学院、北京大学、复旦大学、东南大学、中国电子科技大学等高校和科研院所以及中国移动、中国联通、中国电信等企业均积极参与了“感知中国”示范区（中心）的建设。除了以江苏无锡为示范区（中心）外，全国其他城市，比如北京、上海、广州、深圳、武汉、重庆、南京等地均积极开展了以云计算、物联网为基础的信息化建设，在“感知中国”的基础上加以智能交通、智能医疗、智能电网、智能建筑等各方面具体业务的建设和应用，从而实现“智慧中国”的宏伟目标。
“智慧中国”就是在中国范围内充分借助虚拟化、云计算、物联网、SOA架构等基础技术，结合各业务系统，涉及智能楼宇、智能家居、路网监控、食品药品管理、智能医院、城市生命线管理、票证管理、家庭护理、个人健康与数字生活等诸多领域，按照数字化、网络化、智能化构建城市发展的智慧环境，构建全新的、绿色的、智能的和可持续发展的城市形态，从而最终形成“智慧”的中国。
1.1.1 以物联网技术为基础构建智慧中国
物联网是在计算机互联网的基础上，利用传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外线感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，按照约定的协议，把任何物体与Internet相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网可以分为感知层、网络层和应用层。
感知层由各种传感器以及传感器网关构成，主要包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。其主要作用相当于人的眼、耳、鼻、喉和皮肤等神经末梢，主要功能是识别物体、采集信息。
网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。
应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与业务需求结合，实现物联网的智能应用。
在智慧中国的建设发展过程中，物联网技术起着不可或缺的作用，是建设智慧中国的重要手段和技术核心。通过物联网的感知层，可以将需要智能化的物体接入和融入到网络中，实现对物理城市、物理中国的全面感应；然后通过网络层和应用层，利用云计算等技术对感知信息进行智能化的处理和分析，实现“数字中国”与物联网的融合，并根据各业务需求做出智能化的响应和智能化决策支持，实现智慧中国的宏伟蓝图。
物联网目前在绿色农业、工业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通和环境监测等各个行业均有了相关的尝试，某些行业已经积累一些成功的案例。
1.1.2 以云计算技术为核心构建智慧中国
云计算（Cloud Computing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式。是分布式计算、并行计算（Parallel Computing）、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物。它包括基础设施即服务（IaaS）、软件即服务（SaaS）和平台即服务（PaaS）三个层次的服务。
IaaS（Infrastructure-as-a-Service）：基础设施即服务。消费者通过Internet可以从完善的计算机基础设施获得服务。
SaaS（Software-as-a-Service）：软件即服务。通过Internet提供软件，用户无需购买软件，直接向提供商租用基于Web的软件，来管理企业经营活动。
PaaS（Platform-as-a-Service）：平台即服务。是指将软件研发的平台作为一种服务，以SaaS的模式提交给用户。PaaS也是SaaS模式的一种应用。但是，PaaS的出现可以加快SaaS的发展，尤其是加快了SaaS应用的开发速度。
云计算可以支持异构的基础资源和异构的多任务体系，实现资源的按需分配、按量计费，达到按需服务，进而促进资源规模化，促使分工的专业化，有利于降低单位资源成本，促进网络业务创新。
智慧中国是以多应用、多行业、复杂系统组成的综合体，而且多个应用系统之间存在信息共享、交互的需求。要从根本上支撑庞大的系统的安全运行，需要基于云计算的网络架构，建设智慧中国云计算的数据中心。云计算平台可以成为智慧中国的“大脑”，实现对海量数据的存储与计算，是智慧中国建设、发展的决定性因素。
在智慧中国的建设过程中，云计算技术的应用可以表现在如下几个方面。
1.建立统一和高效的平台
通过云计算的基础设施即服务（IaaS）模式，可以将传统数据中心中不同架构、品牌型号的服务器进行整合，通过虚拟化的技术，有效地将资源进行切割、调配和整合，并通过云操作系统的调度，根据用户需求来合理分配资源，提供了一个统一、高效的运行支撑平台。
2.软、硬件设备的监控和管理
通过云计算可以对单机操作系统、中间件、数据库存储（存储设备）和网络（交换机、路由器等设备）进行监控和管理，能对异常情况触发报警，提醒用户及时维护问题设备，能够对基础软、硬件资源进行长期的统计分析，为高层次的资源调度提供决策依据。
3.保证智慧中国数据的安全
在智慧中国的建设和发展中，基础资源必须进行集中规模化管理，这使得客户端的安全问题更多地转移到数据中心，主要涉及数据访问、数据存放、信息管理、数据隔离、法律调查支持、持续发展和迁移等方面。而通过云计算可以对基础软硬件安全设计、云计算中心操作系统架构、策略、认证、加密等多方面进行综合防控，保证数据的安全。
4.节约能源，打造绿色智慧中国
通过云计算，可以实现按需分配、按需服务，实现资源的多租户应用，提高了资源负载，避免了大量资源的浪费和能源的无谓损耗，有效提高资源的利用率，达到节约能源、打造绿色智慧中国的目的。
总之，在智慧中国建设过程中，通过云计算技术的应用，可以降低信息化的总体成本、为数据安全提供保障、推动区域社会和经济更快发展。
1.1.3 以SOA技术为重点构建智慧中国
面向服务的体系结构（Service-Oriented Architecture， SOA）是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（或称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来，使得构建在异构系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。
其中接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。
SOA具有五个特征：可重用、松耦合、明确定义的接口、无状态的服务设计、基于开放标准。SOA为企业的现有资产或投资带来了更好的重用性，能够在最新的和现有的应用之上创建应用，能够使客户或服务消费者免于服务实现的改变所带来的影响，能够升级单个服务或服务消费者而无须重写整个应用，也无须保留已经不再适用于新需求的现有系统。总而言之，SOA以借助现有的应用来组合产生新服务的敏捷方式，提供给企业更好的灵活性来构建应用程序和业务流程。
SOA可以以服务为手段，对业务进行抽象；以IT应用为载体，对服务进行实现；以IT技术为支撑，通过流程编排机制，对离散而可重用的服务进行整合。
SOA技术为智慧城市应用中的数据融合与服务融合提供了关键的技术支持，可以解决应用间的松耦合问题。通过SOA的应用，可以打破在智慧中国建设中出现的在各行业及区域信息化建设中的信息孤岛局面，实现业务协同，达到信息资源的共享、整合。
基于SOA风格的智慧中国可以具有运行环境层次分明、职能划分清晰、管理有序、信息规范统一、灵活组合、协同流程化运转、按需提供服务的特点。